TWI472493B - The breaking device of the brittle material substrate - Google Patents

Description

脆性材料基板之分斷裝置

本發明係關於分斷玻璃基板、半導體基板等脆性材料基板之分斷裝置。

於將玻璃等脆性材料基板加以分斷之加工中，係使刀輪(cutter wheel亦稱scribing wheel)轉動、或利用雷射光束之照射產生之熱變形於基板表面形成劃線(scribe line)。此處，將包含刀輪及雷射光束之照射裝置、能在基板形成劃線之加工手段稱為劃線工具(scribing tool)。在使用此等劃線工具於基板表面形成劃線後，沿著該劃線施加外力使基板撓曲即能折斷(分斷)基板。此種組合劃線與折斷之分斷方法已為一般所知，例如於專利文獻1中已有所揭露。

圖10、11係顯示習知脆性材料基板之折斷方法的圖。

首先，如圖10(a)所示，將脆性材料基板W裝載於劃線裝置之裝載台40上，於其表面使用刀輪41形成劃線S。

其次，如圖10(b)所示，將脆性材料基板W裝載於鋪有彈性體緩衝片43之折斷裝置之裝載台42上。此時，係將脆性材料基板W反轉成形成有劃線S之表面(表面側)朝向緩衝片43、而相反側之表面(背面側)為上面。

接著，從朝下之劃線S之背面上方，降下一沿著劃線S延伸之長條板狀折斷桿44從脆性材料基板W之相反側按壓，藉由使脆性材料基板W在緩衝片43上略彎曲成V字形，據以使劃線S(裂痕)滲透於深度方向。據此，如圖10(c)所示，脆性材料基板W即沿著劃線S被折斷。

上述折斷方法中，在脆性材料基板W形成劃線S後，為進行其次之折斷步驟而使脆性材料基板W反轉之作業是不可或缺的。為進行此反轉作業，須有機械臂等之專用反轉裝置，且由於須確保使其反轉之空間因此裝置變得大型化，不僅設備成本高、作業效率亦低等之缺點。尤其是加工對象為大面積玻璃基板之情形時，欲將基板反轉時會馬上斷裂，因此皆期望能有一種無須反轉即能折斷之方法。

為此，申請人於專利文獻2揭示了一種可在無須使脆性材料基板反轉之情形下加以折斷之折斷裝置。

該專利文獻2記載之折斷裝置，係針對形成在脆性材料基板W上面之劃線S，作出一將該劃線S包含於中央、覆蓋既定寬度帶狀區域的封閉空間，藉由對該封閉空間進行減壓使脆性材料基板W略彎曲成V字形，沿著劃線S將其折斷。

具體而言，如圖11(a)所示，在使劃線S朝上之狀態下將脆性材料基板W裝載於裝載台45上，從劃線S之上方使吸引裝置46之吸引構件47降下接觸於脆性材料基板W之上面。吸引構件47具有於劃線方向細長延伸之長方體形狀，下面形成有朝下之凹部48，於凹部之開口面貼有可變形之彈性吸引片49。於吸引片49設有吸引用的狹縫50。於凹部48之上壁面設有空氣吸引孔51，藉由從此吸引孔51吸引空氣，據以如圖11(b)所示，將凹部48內之封閉空間予以減壓並與吸引片49一起使脆性材料基板W彎曲成倒V字形，使形成劃線S之裂痕擴大來加以折斷。

先行技術文獻

[專利文獻1]　國際公開WO2004/048058號公報

[專利文獻2]　專利第3787489號公報

根據專利文獻2之折斷方法，在脆性材料基板W之上表面形成劃線S後，可在不使此脆性材料基板W反轉之情形下移至其次之折斷步驟。然而，劃線步驟與折斷步驟分開進行之點而言與習知相同，就分斷加工整體而言仍未達大幅的合理化。

又，此折斷裝置中，為形成經減壓之封閉空間，必須使吸引構件47接觸脆性材料基板W表面。因此，在接觸基板面時須非常注意接觸壓力以避免損及脆性材料基板W表面，但在封閉空間之減壓時會產生相對應之應力，此外，因接觸時之碰撞而時有於接觸部分產生損傷之情形。尤其是在脆性材料基板W表面形成有微細之積體電路等之情形時，若於電路部分產生損傷即成為瑕疵品，而有良率變差之問題。

因此，本發明之目的在提供一種能消除上述課題，無須反轉基板，能同時進行劃線步驟與分斷步驟以謀求分斷系統之合理化的分斷裝置。

為解決上述課題而為之本發明之分斷裝置之分斷裝置，具備裝載加工對象之脆性材料基板的裝載台、用以將該脆性材料基板於該裝載台上保持於定位置的保持手段、配置在該裝載台上方的頭部、以及使該頭部相對該脆性材料基板移動的掃描機構，於該頭部直列配置有用以形成劃線之劃線工具與產生向上之吸引作用之吸引墊，藉由使該頭部相對該脆性材料基板以該劃線工具為前導相對移動，據以該劃線工具於該脆性材料基板形成劃線，接續於此以後續之吸引墊沿著形成之劃線分斷脆性材料基板。

根據本發明，僅需使一個頭部進行掃描即能在不反轉基板之情形下，連續同時進行劃線步驟與分斷步驟，如此即能達成分斷系統大幅的合理化。

此處，吸引墊可具備於其下面側產生向上之吸引作用的減壓空間部、與夾著此減壓空間部至少在左右部位噴出向下之空氣的噴出孔，藉由吸引墊之減壓空間部於劃線上進行吸引，同時藉由來自噴出孔之噴出空氣按壓劃線之左右兩側部分，據以分斷該脆性材料基板。如此，即能確實的，在不使脆性材料基板接觸吸引墊之情形下，以劃線為頂點使其彎曲成倒V字形後加以分斷。

又，吸引墊亦可具備朝下開口之空氣吸引孔，藉由來自此空氣吸引孔之吸引空氣形成減壓空間部。

又，吸引墊亦可於下面形成凹部，該凹部之外周側側面形成有複數個空氣噴出孔，於該凹部中央形成具有以越往下方直徑越細之方式形成之圓錐狀側面的圓柱狀突部，從該噴出孔吹出之空氣撞擊該圓錐狀側面後即形成朝下方一邊迴旋一邊下降之迴旋下降流，藉由當該迴旋下降流形成之氣旋效果於該凹部中央形成該減壓空間部，據此賦予吸引作用。

上述發明中，該保持手段包含形成於該裝載台之多數個吸附孔或多孔質板，藉由來自此吸附孔或多孔質板之吸引空氣吸附保持脆性材料基板，此吸附孔或多孔質板之脆性材料基板之吸附力，至少在吸引墊之動作時係設定為在容許脆性材料基板之倒V字形彎曲之範圍內。

如此，即能在將脆性材料基板確實的吸附保持在裝載台上之定位置之同時，於吸引墊之動作時，在不阻礙脆性材料基板之倒V字形彎曲之形成的情形下，確實的加以分斷。

以下，根據圖之揭示詳細說明本發明之分斷裝置的詳情。

圖1係顯示本發明之分斷裝置之一例的立體圖、圖2係放大分斷裝置之主要部位的立體圖、圖3係圖2之裝載台部分的剖面圖。圖4係顯示以吸引墊使脆性材料基板分斷之狀態的放大剖面圖，圖5則係吸引墊之仰視圖、顯示空氣吸引孔及噴出孔之排列形態。

分斷裝置1，具備裝載待分斷之脆性材料基板W的裝載台2。此裝載台2可沿水平軌道3,3移動於Y方向，被藉由馬達M₁ 旋轉之螺栓4驅動。又，裝載台2可藉由內裝馬達之驅動部5在水平面內旋動。

裝載台2具備將裝載於其上脆性材料基板W保持於定位置之保持手段。本實施例中，作為此保持手段，設有於裝載台2開口之多數個小的空氣吸附孔11。此空氣吸附孔11，如圖3所示，係透過設在裝載台內部之共通的歧管(manifold)12及軟管(hose)連接口13連通於未圖示之真空吸引源(真空泵)。又，亦可取代空氣吸引孔11，於裝載台之吸附面使用陶瓷製或燒結金屬製之多孔質板。

具備夾著裝載台2設置之兩側的支承柱6,6與延伸於X方向之導桿7的橋8，係跨在裝載台2上設置。頭部10設置成能沿著形成在導桿7之導件9移動於X方向，被馬達M₂ 驅動於X方向。藉由此等構件構成頭部10往X方向之掃描機構。此頭部10形成為能上下移動，且於其下部於X方向直列配置安裝有作為劃線加工用劃線工具之刀輪31、與下端具備分斷用吸引墊21之吸引機構20。

吸引墊21，如圖4所示，設有在下面側產生向上之吸引作用的減壓空間部P、與在將此減壓空間部P夾在內側之左右部位噴出向下之空氣的噴出孔23。本實施例中，於吸引墊21之下面中央設置空氣吸引孔22，藉由從此空氣吸引孔22吸引空氣以形成前述減壓空間部P。具體而言，如圖5(a)所示，於吸引墊21之下面中心設置空氣吸引孔22，於其左右位置配置彼此平行之長圓狀噴出孔23,23。

又，如圖5(b)所示，可將空氣吸引孔22與噴出孔23作成相同之長圓狀，或亦可如圖5(c)所示，將噴出孔23作成圓弧狀之長孔配置成圍繞中心之空氣吸引孔22。

空氣吸引孔22透過吸引空氣通路25連通於未圖示之空氣吸引源(真空泵)，噴出孔23則透過噴出空氣通路26連通於未圖示之空氣供應源(壓縮空氣供應裝置、高壓鋼瓶等)。圖4所示之實施例中，係將支承吸引墊21之軸27以彼此隔著間隙配置之內筒28與外筒29之雙層管形成，以內筒28之內部為吸引空氣通路25、而以內筒28與外筒29間之間隙為噴出空氣通路26。將此等吸引空氣通路25、噴出空氣通路26與各自之空氣源相連接之管線設備，在圖1中是省略的。

又，如圖1所示，安裝有用以檢測脆性材料基板W之位置的攝影機14，攝影機14拍攝之影像顯示於監視器15。以攝影機14拍攝設在裝載台2上之脆性材料基板W之角隅部表面之位置特定用對準標記，據以進行脆性材料基板W之定位。若對準標記是位於基準設定位置的話，即開始折斷作業。但若對準標記相對基準設定位置有偏差的話，則檢測該偏差量，一邊觀察監視器之影像、一邊以手作業或以機械臂自動的使脆性材料基板W在裝載台2上移動直到無位置偏差為止，以修正該偏差。

其次，說明此分斷裝置之動作。

於裝載台2上裝載脆性材料基板W，以裝載台2上形成之空氣吸附孔11將其吸附保持於定位置。接著，使頭部降下將刀輪31壓接於脆性材料基板W、一邊以刀輪31為前導移動頭部10，來以刀輪31於脆性材料基板W形成劃線S。

接著，後續之吸引墊21沿著形成之劃線S於其正上方移動。此時，已形成左右之噴出孔23,23位於劃線S之左右的狀態。藉由吸引墊21之移動，如圖4所示，脆性材料基板W即被來自吸引墊21之空氣吸引孔22之吸引空氣吸起在前一刻形成劃線S之部分，同時劃線S之兩側部分被來自噴出孔23之噴出空氣(降流)按壓，因此即以劃線S為頂點而略被彎曲成倒V字形，沿著劃線S被分斷。為避免基板W彎曲時脆性材料基板W接觸吸引墊21，脆性材料基板W與吸引墊21之間隔係被預先設定。如此，即能在吸引墊21不接觸脆性材料基板W之情形下，沿著劃線S依序分斷基板W。

又，使用吸引墊21進行脆性材料基板W之分斷時，於裝載台2上吸附保持脆性材料基板W之空氣吸附孔11之吸附力，必須設定在容許以吸引墊21之空氣吸引孔22使脆性材料基板進行倒V字形彎曲之範圍內。因此，最好是能與吸引墊21之吸引動作連動，使裝載台2之空氣吸附孔11之吸附力弱至容許倒V字形彎曲之範圍內，或將空氣吸附孔11之吸附力設定在恆容許倒V字形彎曲之範圍內。具體而言，將吸引墊21之空氣吸引孔22之向上的吸引力設定為大於裝載台2之空氣吸附孔21之向下的吸附力，以能暫時且局部的吸起之方式調整空氣吸附力之平衡。

上述實施例中，係使用刀輪31作為劃線工具，但亦可視基板種類使用其他機械性的工具以形成劃線。例如，在基板表面附著有保護片之情形時，可取代此而使用具有方向性之固定刃、或組合固定刃與旋轉刃等將複數個劃線工具排成直列使用。此外，亦可取代刀輪及固定刃等之機械性工具，而如圖6所示，利用照射雷射光束31a產生之熱應力(較佳是如圖所示，亦利用照射後之冷媒噴射帶來的急速冷卻)，來形成劃線。再者，視脆性材料基板之種類亦可以雷射剝蝕(laser ablation)加工形成劃線。

又，上述實施例中，作為將脆性材料基板W於裝載台2上保持於定位置之手段，雖係利用空氣吸附孔11之吸附力，但不限於此。亦可例如圖7所示，於裝載台2上設置抵接於脆性材料基板W側端緣之定位銷30以進行定位，並保持成在吸引墊21之動作時脆性材料基板W不至產生X方向及Y方向之橫向偏移。此場合，由於並無向下吸附力之作用，因此吸引墊21之吸引力亦可設定得較上述實施例小。此外，雖未圖示，但亦可作成於吸引墊21之動作時，在容許脆性材料基板W之倒V字形彎曲之範圍內以夾子等之夾具輕輕的保持脆性材料基板W之緣部。

又，上述實施例中，雖係作成使吸引墊21相對裝載脆性材料基板W之裝載台2移動，但亦可相反的使吸引墊21同時於定位置而移動裝載台2。

接著，說明吸引墊之其他實施例。圖8及圖9係顯示於吸引墊之減壓空間部P之形成，使用迴旋下降流之實施例的圖。

此吸引墊21b於下面形成有凹部25，於凹部25之外周側側面形成有複數個噴出孔23b。空氣從噴出孔23b朝著半徑方向內側吹出。於凹部25之中央形成有具越往下方越細徑之方式形成之圓錐狀側面26的圓柱狀凸部27，並作成從噴出孔23b吹出之空氣撞擊圓錐狀側面26。藉由作成此種構造，從噴出孔23b噴出之空氣會成為渦流而一邊迴旋一邊向下方噴出，形成迴旋下降流。藉由此迴旋下降流形成之「氣旋效果」，迴旋流之中心部減壓，其結果於中央形成具有吸引力之減壓空間部P，且其周圍存在下降流。

承上所述，藉由將此吸引墊21b相對脆性材料基板W在略上方隔一距離的狀態下相對移動，即能與圖4所說明之實施例同樣的，以迴旋流中心部之吸引力吸引形成在脆性材料基板W之劃線S之上方部分，並藉由向下之迴旋下降流將吸引部分之周邊壓向下方。如此，即能確實的在脆性材料基板W與吸引墊21b不接觸之情形下，以劃線S為頂點使基板W彎曲成倒V字形，沿著劃線S折斷脆性材料基板W。根據此方法，由於僅藉由噴出空氣即能形成減空間部P，因此只要有空氣供應源即可，不再需要真空泵等之空氣吸引機構。

以上，雖係針對本發明之代表性的實施例作了說明，但本發明當然不受限於上述實施例之構成，在可達成其目的且不脫離申請專利範圍之範圍內，適當的進行各種修正、變更。

產業上之可利用性

本發明可適用於能進行於玻璃基板、半導體基板等脆性材料基板形成劃線、與從此劃線進行分斷之分斷裝置。

1．．．分斷裝置

2．．．裝載台

3．．．水平軌

4．．．螺栓軸

5．．．驅動部

6．．．支承柱

7．．．導桿

8．．．橋

9．．．導件

10．．．頭部

11．．．裝載台之吸附孔(保持手段)

12．．．歧管

13．．．軟管連接口

14．．．攝影機

15．．．監視器

20．．．吸引機構

21、21b．．．吸引墊

22．．．空氣吸引孔

23、23b．．．噴出孔

25．．．吸引空氣通路

26．．．噴出空氣通路

27．．．軸

28．．．內筒

29．．．外筒

30．．．定位銷

31．．．劃線工具(刀輪)

41‧‧‧刀輪

42、45‧‧‧裝載台

43‧‧‧緩衝片

44‧‧‧折斷桿

46‧‧‧吸引裝置

47‧‧‧吸引構件

48‧‧‧凹部

49‧‧‧彈性吸引片

50‧‧‧吸引用狹縫

51‧‧‧空氣吸引孔

P‧‧‧減壓空間部

S‧‧‧劃線

W‧‧‧脆性材料基板

圖1係顯示本發明之分斷裝置之一例的立體圖。

圖2係放大分斷裝置之主要部位的立體圖。

圖3係圖2之裝載台部分的剖面圖。

圖4係顯示以吸引墊使脆性材料基板分斷之狀態的放大剖面圖。

圖5係顯示吸引墊之空氣吸引孔及噴出孔之排列形態例的仰視圖。

圖6係顯示劃線工具之另一實施例的立體圖。

圖7係顯示脆性材料基板之保持手段之另一例的立體圖。

圖8係顯示吸引墊之再一實施例的立體圖。

圖9係圖8所示之吸引墊的剖面圖。

圖10係顯示習知一般折斷方法的圖。

圖11係顯示使用吸引機構之習知折斷方法的圖。

2．．．裝載台

10．．．頭部

11．．．保持手段

20．．．吸引機構

21．．．吸引墊

31．．．劃線工具

W．．．脆性材料基板

Claims (5)

1. 一種脆性材料基板之分斷裝置，具備：裝載台，裝載加工對象之脆性材料基板；保持手段，用以將該脆性材料基板於該裝載台上保持於定位置；頭部，配置在該裝載台上方；以及掃描機構，使該頭部相對該脆性材料基板移動；於該頭部直列配置有用以形成劃線之劃線工具與產生向上之吸引作用之吸引墊；藉由使該頭部相對該脆性材料基板以該劃線工具為前導相對移動，據以該劃線工具於該脆性材料基板形成劃線，接續於此以後續之該吸引墊沿著形成之劃線分斷該脆性材料基板。
2. 如申請專利範圍第1項之分斷裝置，其中，該吸引墊具備在其下面側產生向上之吸引作用的減壓空間部、與夾著此減壓空間部至少在左右部位噴出向下之空氣的噴出孔，藉由該吸引墊之減壓空間部於劃線上進行吸引，同時藉由來自該噴出孔之噴出空氣按壓劃線之左右兩側部分，據以分斷該脆性材料基板。
3. 如申請專利範圍第2項之分斷裝置，其中，該吸引墊具備朝下開口之空氣吸引孔，藉由來自此空氣吸引孔之吸引空氣形成該減壓空間部。
4. 如申請專利範圍第2項之分斷裝置，其中，該吸引墊於下面形成有凹部，該凹部之外周側側面形成有複數個空氣噴出孔，於該凹部中央形成具有以越往下方直徑越細之方式形成之圓錐狀側面的圓柱狀突部，從該噴出孔吹出之空氣撞擊該圓錐狀側面後即形成朝下方一邊迴旋一邊下降之迴旋下降流，藉由當該迴旋下降流形成之氣旋效果於該凹部中央形成該減壓空間部，據此賦予吸引作用。
5. 如申請專利範圍第1至4項中任一項之分斷裝置，其中，該保持手段包含形成於該裝載台之多數個吸附孔或多孔質板，藉由來自此吸附孔或多孔質板之吸引空氣吸附保持脆性材料基板，此吸附孔或多孔質板之脆性材料基板之吸附力，至少在吸引墊之動作時係設定為在容許脆性材料基板之倒V字形彎曲之範圍內。